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Vortrag

Fügezonencharakterisierung beim einseitigen Widerstandspunktschweißen von Kunststoff-Metall-Hybridverbindungen

Thursday (27.06.2019)
10:45 - 11:05 Uhr

Hybride Mischverbindungen, wie Metall-Kunststoff-Verbindungen, weisen ein hohes Leichtbaupotenzial auf. Insbesondere Aufgrund der gegensätzlichen chemischen und physikalischen Eigenschaften müssen neue Ansätze für industriell etablierte Fügeverfahren entwickelt werden. Gegenwärtig werden diese Werkstoffkombinationen durch Klebstoffeinsatz oder mechanische Fügeverfahren verbunden. Mechanische Fügeverfahren zeigen Herausforderungen hinsichtlich dem Einbringen von Kerben und führen zu mechanischen Spannungskonzentrationen. Demgegenüber bewirkt die notwendige Aushärtezeit von Klebstoffen eine Steigerung der Prozesszeit. In diesem Fall bieten thermische Direktfügeverfahren einen ökologischen und ökonomischen Ansatz zum Verbinden von Metall mit Kunststoff.

Beim thermischen Direktfügen wird der Metallpartner zunächst erwärmt, bis der thermoplastische Partner infolge der Wärmeleitung an der Grenzschicht aufschmilzt. Der geschmolzene Kunststoff benetzt die Oberfläche des metallischen Partners und dringt in die Oberflächenstruktur des Metalls ein. Nach der Erstarrung ergibt sich eine feste Verbindung. Zur Erwärmung können unterschiedliche Energieträger genutzt werden. Das Widerstandsschweißen ist das am häufigsten eingesetzte Verfahren in der blechverarbeitenden Industrie für das Verbinden von Stahlblechen. Es zeichnet sich durch einen hohen Automatisierungsgrad, geringe Prozesskosten und kurze Schweißzeiten aus. Das konventionelle Widerstandspunktschweißen, wie es in der industriellen Fertigung üblich ist, erfordert eine beidseitige Zugänglichkeit und eine elektrische Leitfähigkeit beider Fügepartner. Daher ist das Fügen von Kunststoff-Metall-Hybridbauteilen nicht möglich.

Im Rahmen dieses Beitrags werden, basierend auf dem einseitigen Widerstandspunktschweißen in einer koaxialen Elektrodenanordnung der Stahl DX56D-Z100MB mit dem thermoplastischen Kunststoff PA6.6 gefügt. Dabei werden Erkenntnisse zum Aufschmelzen und zum Benetzen des Kunststoffes vorgestellt. Gleichzeitig wird der Einfluss der Prozessgrößen auf die Erwärmungs- und Erstarrungscharakteristik, sowie auf die Schweißlinsengeometrie untersucht.

Sprecher/Referent:
Konstantin Szallies
Technische Universität Ilmenau
Weitere Autoren/Referenten:
  • Martin Bielenin
    Technische Universität Ilmenau
  • Michael Friedmann
    Technische Universität Ilmenau
  • Prof. Dr. Jean Pierre Bergmann
    Technische Universität Ilmenau